Manufatura aditiva de paredes inclinadas utilizando o processo CMT Advanced e alumínio como material de adição

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2019.A Manufatura Aditiva vem ganhando destaque no campo da fabricação pelo alto potencial em reduzir custos e aumentar a flexibilidade na prospecção e no design de novos produtos. A indústria exige peças dos mais variados materiais e geometrias o que acaba criando espaço para a existência de diversos processos de Manufatura Aditiva, partindo dos mais convencionais que utilizam fio de polímero como material de adição até os que visam imprimir órgãos completos como um fígado ou rim. Dentre todos os processos de Manufatura Aditiva, há o qual se utiliza da estrutura dos processos de soldagem convencional e recebe a denominação em inglês de Wire Arc Additive Manucfaturing (WAAM). A alta taxa de deposição e o baixo custo tanto de investimento inicial quanto de operação estão entre as principais vantagens deste processo; por outro lado, a baixa precisão geométrica se coloca como sua principal desvantagem. Este trabalho se apresenta no sentido de gerar uma contribuição para que seja atingido um maior controle sobre as deposições e geometrias de peças manufaturadas através da adição de material em camadas via soldagem a arco. Muitas peças industriais são formadas por regiões inclinadas e a metodologia apresentada neste trabalho visa propor um método de parametrização de um processo de soldagem para sua utilização na Manufatura Aditiva. Para a realização dos experimentos apresentados neste trabalho utilizou-se o pro-cesso de soldagem CMT Advanced da fabricante austríaca Fronius e arame de alumínio 4043 de 1,2 mm de diâmetro como material de adição. Uma Rede Neural Artificial foi treinada com os dados obtidos dos experimentos e integrada ao Slicer/Gerador de Trajetória para funcionar como um seletor de parâmetros em malha-aberta. A mesma metodologia poderá ser aplicada para qualquer processo de soldagem e/ou material. Uma peça composta por regiões inclinadas foi manufaturada para validação da metodologia proposta.Abstract: Additive Manufacturing has been gaining prominence in the manufacturing field for its high potential in lowering costs and increasing flexibility in the prospection and design of new products. The industry demands parts and pieces made of the most varied geometries and materials. This ends up creating space for the existence of the most diverse Additive Manufacturing processes. Since the most conventional ones use polymer as addition material to the most complex ones that aim for the manufacture of organs like a liver or a kidney. Considering all Additive Manufacturing processes, there is the one that uses the structure of conventional welding processes and receives the denomination of Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). Its high deposition rate and low cost of both initial investment and operation are among the main ad-vantages of this process; on the other hand, its low geometric precision stands as its main disadvantage. This work is presented in order to generate a contribution to achieve greater control over the depositions and geometry of manufactured parts through the addition of materials layer by layer using arc welding. Many industrial parts are formed by inclined parts and the methodology presented in this paper aims to propose a method of welding processes parametrization for its use in Additive Manufacturing. The welding process called CMT advanced from the Austrian manufacturer Fronius and aluminum wire 4043 of 1.2 mm of diameter as addition material were used in the experiments. An Artificial Neural Network was trained using the obtained data so it could function as an open-loop parameter selector when integrated to the Slicer/Trajectory Genera-tor. The same methodology can be applied to any welding process and/or addition material. A part com-posed of inclined parts was manufactured for validation of the proposed methodology